基于保水采煤理念的地質環境承載力研究

孫 魁，范立民，夏玉成，李 成，陳建平，仵撥云，彭 捷

(1.西安科技大學 地質與環境學院，陜西 西安 710054; 2.陜西省地質環境監測總站 礦山地質災害成災機理與防控重點實驗室，陜西 西安 710054)

隨著我國能源發展重心的西移，西部干旱半干旱地區已經成為我國重要的煤炭生產基地，科學開采西部煤炭資源已經得到全面認可和推廣[1]，而西部地區生態環境脆弱，水資源匱乏，煤炭高強度開采引起的水環境問題突出[2-4]。尤其是榆神府礦區中部窟野河、禿尾河沿岸北東向煤炭開采帶，煤層埋藏淺，且薩拉烏蘇組沙層含水層豐富、地表水(泉)集中出露，采煤引起的含水層破壞及水資源漏失問題觸目驚心[5]。據統計，陜北榆神府礦區在大規模煤炭開采前(1994年)分布有泉(群)2 580處，總流量為4 997.059 7 L/s，經過20余年的煤炭開采，目前殘存泉(群)376處，總流量996.392 L/s，泉(群)數量和流量衰減了84%和76%;區內黃河中游的重要補給河流窟野河徑流量由開采前的17.54 m3/s，衰減至目前的2.80 m3/s，流域內68處泉目前殘存13處;1990年全區水體面積162.63 km2，2001年減少至133.80 km2，2011年繼續減少至85.69 km2，前后兩個10年的減少率分別為17.73%和35.96%;1995—2014年，整個榆神府礦區地下水位變幅大于8 m的區域面積達658 km2，以給水度0.18計，區域損失的水資源儲量高達1.19×108m3[6-8]。高強度的采煤活動引起的礦區地下水位下降，地表水(體)干涸，濕地面積銳減，生態植被枯死等環境問題，給礦區工農業生產和居民生活用水帶了嚴重的災難。

2016-09-26，國家發改委、中國科學院等13部委聯合下發“關于印發《資源環境承載能力監測預警技術方法(試行)》的通知”(發改規劃[2016]2043號)，2017-05-23，中央全面深化改革領導小組第35次會議審議通過了《關于建立資源環境承載能力監測預警長效機制的若干意見》，資源環境承載能力監測預警工作已經趨于規范化、常態化和制度化。而煤礦區地質環境承載能力作為資源環境承載能力的一部分，其評價和監測預警已經成為全面深化改革和生態文明建設的一項創新性工作。

因此，探索采煤與水資源保護共贏的可持續發展途徑，深入研究地質環境承載力理論，已經成為西部煤炭科學開采亟需解決的科學問題。筆者通過梳理歸納近年來水資源保護及地質環境承載力的最新研究進展，提出針對西部生態脆弱煤炭開采區“基于保水采煤理念的地質環境承載力”概念及監測預警思路，以期為西部生態脆弱區煤炭資源開發與水資源保護協調發展提供理論與技術支持。

1 保水采煤研究進展

1.1 保水采煤理念的形成與發展

“保水采煤”是針對陜北生態脆弱區，煤炭資源開采引起的第四系地下水滲漏及生態環境惡化的嚴峻現實，提出的以生態水位保護和煤炭資源開采“雙贏”為目標的科學采礦理念。1992年范立民在論述陜北煤炭資源開發過程中地下水資源及地質環境保護問題時，提出了“保水采煤”的研究思路和方法[9]，1994年初，范立民提出“陜北侏羅紀煤田水文地質工程地質綜合研究”的建議，開展以采煤對地下水影響的地質背景和突水潰砂為主要內容的基礎研究。1995—1998年，由中國煤炭地質總局牽頭，陜西省煤田地質局一八五隊、中國礦業大學等單位聯合承擔的“中國西部侏羅紀煤田(榆神府礦區)保水采煤與地質環境綜合研究”項目，明確了“保水采煤”理念和方法，對榆神府礦區高強度采煤過程中水資源保護進行了卓有成效的研究[10]。

針對陜北的煤炭資源優勢和生態環境脆弱、地下水資源貧乏的矛盾，王雙明院士團隊完成的“鄂爾多斯盆地生態脆弱區煤炭開發與生態環境保護關鍵技術”等成果，查明了陜北煤炭資源開采引起的生態效應，揭示了區域合理的生態水位，提出了以保護生態水位為核心的保水采煤技術思路，提出了采煤必須保護生態水位的新理念[11]。此后，經過多年的研究與實踐，初步形成了以地質條件識別[12-14]、隔水層穩定性控制[15-17]、水與生態約束、保水采煤技術方法[18-19]為研究內容，以保護生態水位為目標的保水采煤技術體系，并概括了保水采煤的核心概念[20]:以經濟和社會效益最大化為目標，在干旱半干旱地區煤層開采過程中，通過控制巖層移動維持具有供水意義和生態價值含水層(巖組)結構穩定或水位變化在合理范圍內，尋求煤炭開采量與水資源承載力之間最優解的煤炭開采技術。

1.2 保水采煤技術方法研究進展

(1)導水裂隙帶發育高度抑制技術。

保水采煤技術方法是通過巖層控制來抑制導水裂隙帶的發育高度，有效減少和控制采煤對含水層的擾動破壞程度。如果能將采煤引起的導水裂隙帶發育高度控制在受保護的目標含水層底界之下，就能實現保水采煤技術方法的選擇。其關鍵技術主要包括采煤方法和關鍵開采技術參數。

在采煤方法方面，多數研究者認為條帶跳采有利于減小對地下水資源的影響和破壞[21]，通過分析條帶煤柱穩定性[22]，探討實現保水采煤的條帶開采技術參數[23]，該方法在陜西榆陽區10余個地方煤礦獲得了成功應用。此外，神東礦區在探索保水采煤技術方法的實踐中，摸索了一套工作面快速推進和支架合理配置相結合的長壁工作面保水采煤技術[18]。在充填保水采煤方面，陜西榆陽煤礦在4 a的充填保水開采實踐中，工作面水位最大下降幅度僅2.76 m，有效控制了礦區生態水位，基本達到了保水采煤的目的。而針對充填時間和充填空間不足的問題，將開采段內的所有采場支巷分為多個階段，形成“一采一充、采充并行”的充填開采模式，有效抑制導水裂隙帶發育高度，實現了保水采煤[19]。

在關鍵開采參數方面，目前主要采用數值模擬、相似材料模擬等手段，通過研究不同工作面尺寸、采高等開采條件下導水裂隙帶發育規律及其對生態潛水的影響程度，進而提取合理的保水開采技術參數。劉洋等[24]通過模擬不同工作面采寬條件下導水裂隙帶發育高度，建立了陜西彬長礦區不同水文地質條件下采寬與裂采比之間的關系，為保水采煤條件下工作面尺寸的選擇提供了理論依據。而針對榆神礦區厚煤層分布區，則是以限制采高或分層開采來實現降低導水裂隙帶發育高度的保水采煤技術[25]。

(2)關鍵隔水層再造與含水層再造技術。

能否維持關鍵隔水層的穩定性是實現保水采煤的關鍵。在關鍵隔水層穩定性研究方面，在分析隔水紅土層物理-水理-力學性質的基礎上，探究紅土層受采動破壞后的自我彌合性，進而提出隔水層再造應具備的主要工程地質屬性[26]，為陜北煤礦區分層限高大采高保水開采提供了理論支撐。對于離層水害發育的煤礦區，在分析離層發育特征的基礎上，確定離層空間位置[27-28]，通過對關鍵隔水層上部離層空間的定向注漿改造，彌合離層裂隙，消除離層空間大量積水隱患，保證底部關鍵隔水層穩定，也能達到保水采煤的效果[29-30];此外，針對陜北煤礦區薩拉烏蘇組含水層的滲漏問題，有學者提出在關鍵隔水層位置，采用“壓—采—注”工藝再造一個可以保持地下水系統正常循環的弱透水層。這樣既可以有效控制上部含水層的滲漏，維持生態水位穩定，又能使上下各含水層之間保持一定的水力聯系[31]。

對于含水層再造的研究，有學者認為采空區頂板巖層破裂后，會形成類似于燒變巖的地下水儲存空間，通過人為隔離或改造采空區內的破碎巖體，使之成為一個新的封閉儲水體。該理念經過大量的理論和實踐探索，目前已經演化為地下水庫技術，并在神東礦區大柳塔煤礦得到了成功實踐[32]。

2 煤礦區地質環境承載力研究進展

2.1 煤礦區地質環境承載力理論與評價

夏玉成等[33-35]基于煤礦開采和礦區地質環境協調發展的目標提出了“煤礦區地質環境承載力”的概念，以“構造控災”理論為支撐，從地質環境本身的抗擾動能力、地下煤炭資源的開發強度以及當地的自然生態條件3個方面搭建了煤礦區地質環境承載能力評價指標框架。認為地質環境抗擾動能力是由地質條件本身所決定，是地質環境承載力的根本，它與地表自然生態條件共同決定了地質環境承載能力的大小。基于這種思路，唐利君[36]、李旭[37]分別對烏魯木齊硫磺溝礦區和銅川礦區地質環境承載力進行了評價。

而承載力的大小如何定量計算，李煥同[38]引入了“承載力指數”和“壓力指數”的概念。主張從地質環境本身屬性和外部開采壓力2個方面來衡量地質環境是否發生災變或失衡。地質環境本身屬性是地質環境承載力的基礎，即抗擾動能力。而開采壓力考慮的是人類采礦活動對地表環境的破壞程度。基于這種思路，關英斌等[39]采用基于AHP的綜合評價方法對邯鄲礦區進行了地質環境承載力評價。

另一些礦山地質環境承載力研究關注的是地質災害[40]，通常選取地層巖性條件、地質構造條件、水文地質條件、地形地貌條件、巖溶發育條件、氣象及植被發育條件等各項反映地質環境本身的指標因素。通過探討不同因素對地質災害發育的影響程度，對地質災害危險性進行預測。該類研究主要關注的是采礦活動引發的地質環境外在演化狀態，本質上是對礦區地質災害的評估和預測。

閆旭騫[41]、吳見[42]等將生態彈性力、生態條件或生態脆弱性作為衡量礦區生態環境質量的重要評價指標，指標選取上側重于水資源、土地資源、大氣環境等礦區基本地質環境背景條件，以生態環境正負演化來衡量生態環境承載能力的強弱。雖然這類研究多是對礦區生態環境質量的評價，但某種程度上也是對礦產資源開發過程中地質環境承載力研究的一種探索。

2.2 煤礦區地質環境承載力監測和預警方法

煤礦區地質環境承載力監測的對象是一定時空區內的地質環境狀態，通過開展煤礦區地質環境監測，進一步認識煤礦區地質環境問題，掌握地質環境動態變化，預測煤礦區地質環境發展趨勢，進而建立預警體系。

在煤礦區地質災害監測方面，主要為變形監測、應力監測。變形監測包括位移監測和傾斜監測，主要以GPS監測為主，可建立監測網，實現全天候自動化監測。應力監測通過應力傳感器獲取坡體應力變換，將數學模型轉換為力學模型，實現力學平衡分析，從而達到監測目的。近年來，礦區地面塌陷及伴生塌陷裂縫的無人機遙感監測技術，也得到了廣泛應用[43-44]。

在煤礦區植被監測方面，主要是依賴于遙感技術，對礦區的環境變化位置和速率的監測，主要采用了干涉 SAR 遙感技術和 GPS 測量技術;隨著衛星遙感影像技術的發展，Landsat TM 和SPOT衛星遙感影像在礦區的土地利用狀況和植被覆蓋監測方面得到了發展;在國內，遙感技術在土地利用狀況、植被覆蓋率、植被污染等方面也得到了廣泛應用[45-46]。

煤礦區地下水監測主要是通過建設監測井，安裝自動化遙測儀器，通過計算機技術完成地下水位、水質、水溫等特性的監測，利用移動網絡傳輸數據，在數據平臺等客戶端匯總。2018年陜西省采取“政府指導、企業主導”的方式，利用礦山地質環境恢復治理基金，在神東、陜北、黃隴3個大型煤炭基地的174處大中型煤礦先期布置225口示范井，同時對現有監測井進行技術改造，實現統一監測。目前該項監測工程正在積極推進中[47]。

在覆巖移動破壞監測方面，傳統方法是打“觀測孔”，通過鉆孔沖洗液消耗量判斷覆巖變形破壞范圍和裂隙帶高度。隨著探測技術的發展，相繼出現了聲速法、超聲成像法、鉆孔電視系統等現場實測技術。此外，電法探測、雷達探測、地震波探測、瞬變電磁法、光纖傳感技術的綜合利用，彌補了單一觀測方法短板，為礦山地質環境監測提供了準確的一手基礎資料[48-49]。

3 基于保水采煤理念的地質環境承載力

保水采煤、地質環境承載力理論作為2個單獨的命題，其研究成果為西部煤礦區生態地質環境保護做出了重大貢獻。筆者在前人研究的基礎上，結合西部干旱半干旱區富煤缺水的嚴峻現實，將保水采煤與地質環境承載力2個命題有機融合，初步提出并探討基于保水采煤理念的地質環境承載力內涵及基本研究思路，以期豐富保水采煤和煤礦區地質環境承載力的理論內涵，為西部生態環境脆弱區煤炭資源開發與水資源保護協調發展提供理論與技術支持。

3.1 基于保水采煤理念的地質環境承載力內涵

西北干旱半干旱的富煤、缺水地區，煤炭開采引起的生態水位下降及其誘發的地表生態環境問題，嚴重威脅礦區居民的飲水安全及經濟的可持續發展。保水采煤是維持煤礦區生態水位的基本途徑，煤礦區地質環境是礦區開發活動和經濟發展的自然依托，人類的采礦活動一旦超出了地下水位、地表環境演化所能承受的極限，就會引起災變。為此，基于保水采煤理念的地質環境承載力內涵可以概括為:維持地下水位變化在合理范圍及地表生態環境不發生災變或災變可控的前提下，煤礦區可以承受的采礦活動對地質環境產生的擾動強度最大值，即煤礦區可承受的最大開采強度或規模。

基于保水采煤理念的地質環境承載力，是通過揭示“采煤活動—水資源破壞—地質環境效應”機理，深入研究承載力評價、監測、預警相關理論與技術方法，尋求煤炭開采、水資源保護、地表生態環境保護3者之間的最優解。基本研究框架如圖1所示。

圖1 基于保水采煤理念的地質環境承載力研究框架Fig.1 Research framework for bearing capacity of geological environment based on water conservation mining concept

3.2 承載力的組成

承載能力首先受原始地質因素抗擾動能力的本質屬性特征所決定，抗擾動能力越強，承載能力越大。其次，采煤擾動后地表環境的敏感程度決定了地表環境的災變程度，敏感程度越小，承載能力越大。因此，將地質環境抗擾動能力和地表環境對采動的敏感程度作為地質環境承載力的組成。

3.3 承載力評價指標體系及其量化方法

3.3.1 主控因素的選擇和評價指標體系的建立

地質環境抗擾動能力首先受構造應力控制，當煤礦區處于擠壓構造應力狀態時，巖體的力學強度和抗剪強度會顯著增強。而拉張構造應力將顯著降低導致巖體失穩的臨界重力，在采動影響下很容易發生煤層上部巖層的移動破壞以及地表彎曲下沉或不連續塌陷;不同的構造應力作用下，促發了不同構造界面的形成，拉張應力條件下，往往會發育張節理、正斷層等張性構造面，較容易遭受采煤引起的擾動損害，因此構造界面也是影響地質環境抗擾動能力的主要因素之一;關鍵層性質和位置是影響和控制地質環境災變程度的重要地質因素，特別是關鍵層的存在，在覆巖中形成“托板”效應，可以減緩地下巖層的移動破壞，從而增強煤礦區地質環境的承載能力;含隔水層組合類型及其性質控制著采動導水裂隙帶發育高度和含水層的破壞程度，當被破壞的含水層富水性較好時，采動引起的水資源漏失量越大，引起的地質環境災害越突出。因此初步選擇構造應力、構造界面、構造形態、關鍵層性質和位置、含隔水層組合類型、含隔水層性質等作為地質環境抗擾動能力的主要地質因素。

地下含水層破壞造成的地下水位下降，直接導致表水體及濕地面積縮小甚至干枯，生態植被長勢變差甚至枯死。其次，巖層的運移破斷，引起地表沉陷，繼而誘發地面塌陷、崩滑流災害、地表建筑損毀等。這些因素都能直觀的顯示地表環境對采動的敏感程度，可以作為反映地表土地利用單元對采動敏感程度的主要環境因素。

3.3.2 評價指標的量化

通過提取各指標本身的屬性值，對指標進行量化。例如，構造形態通過地層傾角、背向斜翼間角進行量化，崩滑流災害危險性可以通過地質災害造成的人員傷亡和財產損失程度進行量化，地下水位變化可通過地表植被對地下水位的約束范圍值進行量化等。

3.4 承載力評價技術方法

(1)評價技術方法。

根據評價指標量化結果，結合煤礦區的實際情況篩選出符合地區實際的指標體系，篩選方法目前較為常見的有灰色關聯分析、逐步回歸分析、主成分分析等數值分析方法。評價方法的選擇，要充分考慮地質環境承載能力的動態性和突變性，根據篩選后的指標體系，可以采用“突變理論”方法建立基于保水采煤理念的地質環境承載力評價模型。

突變理論認為，初等突變現象通常遵循多模態、不可達、突跳、發散和滯后5個基本特征[50]，通常情況下滿足上述2個以上特征時，就可以運用突變模型進行分析。煤礦區地質環境承載力系統是一個比較特殊的動態系統，常處于自我調節的動態變化過程中，呈現出不同狀態。當外界因素的影響，自我調節功能被打破，將會引起失調，導致承載能力的超載。這些狀態與突變現象中的不可達性和突跳性基本一致，因此采用突變理論進行承載力的評價，將更符合承載力動態性的特點。

評價過程中，可將地質環境承載狀態作為勢函數，將地質環境抗擾動能力(u)和地表環境因素(v)作為控制變量，狀態參數為地質環境承載狀態(x)，建立地質環境承載狀態的突變模型(圖2)，然后根據不同突變類型歸一化公式，對每個指標(c)進行無量綱歸一化，根據不同突變評價規則，求取突變隸屬函數值，然后進行遞歸運算求取總的隸屬度函數值。

圖2 地質環境承載力狀態突變級數評價結構Fig.2 Geological environmental carrying capacity state catastrophe series evaluation early warning structure

(2)承載能力分級。

承載能力由各控制指標的閾值所決定，可以以國家及行業標準為基礎，結合西北煤礦區的實際情況確定閾值，根據突變基數計算出總突變隸屬函數值，確定出強、較強、中等、較弱、弱等5種承載能力等級的總函數值范圍。然后根據函數值，劃分研究區的不同承載能力等級。

(3)承載狀態等級。

承載狀態等級要和承載能力分級相區分，是否處在超載狀態，可通過每個環境因素指標對采煤活動的承受狀態來確定。將不同環境指標確定的閾值作為該指標的承載狀態閾值，對于區域的承載狀態分區標準可采用:當任意一個指標超載或者兩個及以上指標臨界超載的確定為超載等級區，將任意一個指標臨界超載的確定為臨界超載等級區，其余為不超載等級區。

3.5 承載力目標下煤炭開采強度計算

開采強度計算是為了確定開采規模。根據地質環境抗擾動能力和地表環境對采動的敏感程度，確定承載狀態，然后給定指標，反演開采強度。開采強度計算可采用相似材料模擬、數值模擬相結合的方法開展實驗研究。通過給定維持地表生態植被生長的地下水水位變化閾值、控制地質災害和地表建筑損害的地表沉陷閾值，反演不同承載能力下，地質環境與開采強度的臨界關系值，進而取得控制和減輕煤礦區地質環境問題的合理開采參數，即開采方式、開采厚度、開采速度、采空區幾何尺寸等。

3.6 承載力監測預警技術方法

(1)監測指標。根據保水采煤理念的地質環境承載力評價指標，選擇易于獲取，且能夠反映煤礦區地質環境問題的代表性指標建立監測體系，重點監測煤炭開采引起的地表巖移、地質災害、地表建筑物損害、地下水位變化、地表水體(泉)流量變化、地表濕地面積變化、生態植被長勢等指標。

(2)監測方法。監測指標體系中，各環境因素之間多是此消彼長、相輔相成，為了更好的反應環境因素間的相互影響和作用關系，探索承載力的環境因素協同監測方法，將對承載力評價閾值的修正和承載力整體發展趨勢的研判和預警起到重要的作用。所謂協同監測，就是在同一時空維度下，同時對多種環境因素進行監測。比如，在其他條件不變的情況，地表植被長勢主要受地下生態水位的約束。通常情況下，采煤引起的地下水位變化往往是大幅度驟降，而引起的地表植被長勢變化卻是在地下水位驟降后一段時間內的漸變過程。通過同一時空維度地下水的不同降幅及其不同降幅條件下地表植被不同長勢的協同監測，將對承載力預警起到事半功倍的作用。

(3)預警方法。基于保水采煤理念的地質環境承載力預警的對象不是承載能力，而是利用地質環境承載能力同承載狀態存在良好耦合關系的特點，綜合確定其預警等級，預判其發展趨勢。承載能力與承載狀態之間存在一定的反相關關系，承載能力強，越不容易超載。因此根據承載能力、承載狀態的評價結果綜合判定預警等級，判定標準見表1。

表1 地質環境承載能力預警等級判定標準Table 1 Criteria for early warning classification of geological environment bearing capacity

4 討論與展望

“保水采煤”、“煤礦區地質環境承載力”均是解決煤礦區采礦活動與環境保護的和諧發展理念，兩者有機融合，將對西部生態脆弱區，特別是水資源缺乏的煤礦區具有較為重要的研究意義。筆者從承載力內涵、評價、監測、預警等方面提出了基本研究思路，但這些研究問題仍需細致思考。

(1)理論融合研究方面。“保水采煤”理念作為實現西部煤炭開采與水資源保護和諧共贏的創新性理念，經過20余年的發展，研究成果有效緩解和控制了西部干旱半干旱地區由于煤炭開采引起的生態環境惡化。但其理論研究成果側重在基于生態水位保護的保水采煤技術方法，對于地表環境在資源開發過程中的地質環境約束條件研究較少。而煤礦區地質環境承載力研究則是更多的側重于地表環境本身所能承受的外界擾動強度，強調社會經濟發展與資源開發過程中的地質環境約束。理論上，兩者互補所長，深入研究“采煤活動-水資源破壞-地質環境效應”的作用機理，將豐富“保水采煤”和“地質環境承載力”的科學內涵。但理論研究涉及到地質、采礦、環境等不同學科，如何能從不同的學科交叉中深層次的分析煤炭開采對含水結構的破壞機理，含水結構破壞對地表環境的影響機理，地表環境對煤炭開采的約束機理，煤炭開采、水資源、地表環境的閉合互饋機理，仍是目前研究的重點和難點。

(2)評價體系建立方面。將承載能力分為地質環境的抗擾動能力和地表環境敏感程度兩大組成部分。但承載能力的影響因素因地、因時而表現各異，特別是定性指標的量化，也仍在嘗試探索階段。因此，在評價指標的選擇方面，要建立在研究區域充分地質環境調查和情景分析的基礎上，在指標量化上，一定要重視指標本質屬性值的提取。

(3)評價方法選擇方面。地質環境承載能力評價的研究起步較早，前人提出的評價方法較多。例如，層次分析法、模糊綜合評價法等。但筆者認為，地質環境承載力是一個動態、突變的發展過程，在評價的過程中，盡量減少人為主觀干預，評價的結果要有一定的預測研判性。基于此，筆者提出基于“突變理論”的地質環境承載力評價方法。但深入探索體現動態、客觀、合理的評價方法，仍是地質環境承載力評價研究中亟待解決的難點。

(4)承載能力下開采強度的計算方面。基于保水采煤的地質環境承載能力研究的落腳點，就是探索承載能力所能承受的煤炭開采強度，為煤炭資源合理規劃提供支撐。承載能力的計算，需要依據前期承載能力的評價結果，給定承載狀態，反演有效減小和控制煤礦開采對地表生態環境破壞程度的地下開采技術參數，探索減小和控制水資源及地質環境破壞的保水采煤技術方法，得出承載能力下較為合理的煤炭資源開采規模。筆者提出了給定承載狀態參數，采用數值模擬和相似模擬相結合模擬方法反演，但目前固液耦合的模擬試驗的限定條件和實現過程較為復雜，是目前模擬研究的難點。此外，也可以依據研究區域承載能力范圍內已有的開采強度進行類比，但需要大量的實地監測數據作支撐。

(5)承載能力監測預警方面。監測體系的建立，是地質環境承載能力研究的基礎，但目前礦區地質環境監測工作整體較為薄弱，且監測指標較為單一，監測手段較為落后。筆者提出同一時空維度的多指標協同監測，將對承載力評價閾值的修正和承載力整體發展趨勢的研判和預警起到事半功倍的作用，在監測方法上，自動化監測手段和集成的協同監測系統，是承載能力監測的重點研究方向。承載能力預警方面，筆者認為，預警的對象不是承載能力，而是利用地質環境承載能力同承載狀態存在良好耦合性的特點，綜合確定其預警等級。筆者根據承載能力和承載狀態之間的內在關系，初步給出了預警等級判定標準，但預警級別需要充分結合研究區域的承載能力動態發展變化趨勢來劃分和確定。

5 結 論

(1)“保水采煤”與“地質環境承載力”融合，深入研究“采煤活動—水資源破壞—地質環境效應”的相互作用機理，探索煤炭開采、水資源保護、地表生態環境保護3者之間的最優解，將豐富“保水采煤”和“地質環境承載力”的科學內涵。

(2)采用“突變理論”建立基于保水采煤理念的地質環境承載能力評價模型，符合地質環境承載能力的動態、突變特征。承載能力等級和承載狀態應該區分對待。承載能力的計算，需要給定承載狀態，反演有效減小和控制煤礦開采對地表生態環境破壞程度的地下開采技術參數，探索減小和控制水資源及地質環境破壞的保水采煤技術方法，得出承載能力下較為合理的煤炭資源開采規模。

(3)基于保水采煤理念的地質環境承載力監測方法，應探索反映環境因素間相互影響和作用關系指標的協同監測方法。地質環境承載能力預警，是利用地質環境承載能力同承載狀態之間的良好耦合關系，綜合判定其預警等級，預判其發展趨勢。

(4)基于保水采煤理念的地質環境承載力是一個綜合性問題，“保水采煤”與“地質環境承載力”融合后，其理論內涵、評價方法和監測預警技術等方面的研究仍存在諸多不足，需要進一步研究探索。